最近在设计逆变器,但对于变压器设计方面不太明白。比如手头上有一个EI40的磁芯,做容量200W的推挽逆变变压器,输入12VDC,输出310V。不知道从哪方面入手。在论坛上也看了好多帖子,但都只是直接给出初次级线径和匝数,其中涉及的相关计算过程都没有公布,这就给了像我一样的初学者出了个难题。在这先开个头,请教各位关于逆变变压器的设计计算过程。在这先谢过了
附EI40磁芯参数
最近在设计逆变器,但对于变压器设计方面不太明白。比如手头上有一个EI40的磁芯,做容量200W的推挽逆变变压器,输入12VDC,输出310V。不知道从哪方面入手。在论坛上也看了好多帖子,但都只是直接给出初次级线径和匝数,其中涉及的相关计算过程都没有公布,这就给了像我一样的初学者出了个难题。在这先开个头,请教各位关于逆变变压器的设计计算过程。在这先谢过了
附EI40磁芯参数
谢谢前面三位给出的设计参数。但作为初学者,我们更注重的是求解过程。
之前看到一本书里面讲,第一步先确定逆变器的主电路拓扑形式和工作频率。现在所用电路拓扑都是推挽,工作频率一般在几十KHz,假设取30K。
第二步,确定变压器变比。为确保逆变器在输入低电压时能正常输出,要求在最低输入压时能输出最高电压,假设输入最低电压为10.8V时,最高输出要达到310V,则变比为310/10.8=28.7,这中间忽略整流管的压降。
第三,确定磁芯的材料和最大工作磁密。在这假设就开头的EI40磁芯。在100KHz时为200mT。不知道怎么确定在30KHz时是多少,还是200mT?
第四,确定导线电流密度J。对于自然冷却的高频变压器,J最好不要超过3A每平方毫米。
第五,确定窗口利用系数Kc。一般取0.1~0.4,假设在这Kc取0.4。
第六,确定变压器的效率。为了让制作的变压器有一定的余量,减去些铜损和铁损,取效率95%。
第七,求初次级绕组匝数。这一步暂时不理解相关的公式。
最后,求导线截面积、励磁电感、励磁电流、铁损和铜损。
在这希望能得到论坛里的各位高手能真正举个例子,列出相关的计算过程,好让我们这些初学都能真正学到东西。谢谢
推挽式变压器的设计分为AP法和KG法两种设计方法,这两种设计方法都是以几何参数进行设计,主要区别在于,KG法是AP的基础上考虑了电压调整率,即加入电压调整率参数。下面是两种方法设计流程:
第一:计算视在功率:
PT=Po(1+1/G)1.414
式中的PT 是视在功率,Po是输出功率,G是变压器的能量传递效率,
第二:计算KE:
KE=0.145Kf^2Fs^2Bw^2 x 10^-4
式中Kf是波形因素,方波为4,正弦波为4.44,Fs是开关频率,Bw磁通密度。
第三:计算KG:
KG=PT/2aKe
式中a 是电压调整率
磁环KG用以下公式进行计算:
KG=Ae^2AwKo/MLT
式中的Ae是芯的有限面积,Aw 是芯环的有限面积,MLT是每匝线圈的长度。
第四:根据KG值选择磁环的大小。
第五:计算AP:如果是KG法设计变压器,不用这一步。
AP=(PT x 10^4/KoKfFsBWKj)^1/1+x
式中Ko是变压器窗口使用系数。Kj是电流密度比例系数,X 是磁芯类型常数
第六:根据AP值选技磁环的大小,如果是使用KG法,不用这一步。
第七:计算原边线圈数:
NP=Vs x 10^4/KfFsBWAe
式中的NP为原边线圈数,Vs是最小输入电压。
第八:计算原边峰值电流
Ip=Po/VsG
第九:计算电流密度:
J=PT x 10 ^4/KoKfFsBwAp
第十:计算原边线圈的线经:
Axp=Ip/J
如果是全波整流Ip需要按0.707进行折算。公式如下:
Axp=0.707Ip/J
第十一:根据Axp值选择导线规格:
第十二:计算原边线圈阻值:
Rp=NpMLT UR/CM x 10^-6
第十三:计算铜损:
Pcup=IpRp
第十四:计算副边线圈数:
Ns=(VoNp/Vs)(1+a/100);
第十五:计算副边线圈线经:
Axs=Io/J
式中的Io的是输出电流:如果是全波整流,需要按0.707折算。
Axs=Io x 0.707 / J
第十六:根据Axs值选择副边线圈的导线规格。
第十六:计算副边线圈电阻:
Rs=Ns MLT UR/CM x 10^-6
第十七:计算副边铜损:
Pcus=IoRs
第十八:计算总的铜损:
Pcu=Pcup+Pcus
第十九:检验电压调整率:
a =(Pcu x 100)/Po
第二十:计算满足效率下的总损耗:
Pc=Po/G-Po
第二十一:计算允许的铁损:
Pfe=Pc-Pcu
第二十二:根据线路计算实际发生损耗:
W/kg=0.165 x 10^-3Fs^1.41Bw^1.77
第二十三:计算实际铁损:
Pfes=W/kg Wtfe
式中Wtfe是单位内的铁损:
第二十四:根据实际铁损值和允许铁损值检验铁损是否达标:
第二十五:计算单位面的损耗:
Q=(Pcu+Pfes)/As
式中As是磁环总面积。
第二十六:根据设计数据检验总体设计是否达标。
学习!!!
谢谢,学习了。